基于縮減數(shù)據(jù)的三維船體曲面NURBS表達.pdf

1、船體曲面對船舶性能有至關(guān)重要的作用，是船舶浮態(tài)和穩(wěn)性計算、自由液面修正、分艙、總布置、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及水動力相關(guān)計算的基礎(chǔ)。在當(dāng)今的船體曲面設(shè)計領(lǐng)域，NURBS因其能夠準(zhǔn)確表達船體曲面并且相關(guān)匹配技術(shù)（如節(jié)點的插入與消除、降階與升階等）都很成熟而被廣泛使用，將NURBS運用到水動力分析、結(jié)構(gòu)分析和制造仿真等方面時具有較好的性能。但是應(yīng)用NURBS技術(shù)去構(gòu)建船體曲線曲面還有一些問題，比如數(shù)據(jù)量大導(dǎo)致光順和修改困難。
　　針對目前基于NU

2、RBS進行船體曲面建模需要大量數(shù)據(jù)，給設(shè)計和修改帶來困難，并不利于與水動力性能相結(jié)合的問題，研究基于少量數(shù)據(jù)進行船體曲面三維建模的方法，以加快設(shè)計流程、減少設(shè)計周期，并為以后在船體曲面設(shè)計過程中融入水動力性能奠定基礎(chǔ)。
　　首先，基于船體曲面的已知型值數(shù)據(jù)，建立了基于縮減控制點的水線逼近模型。為了實現(xiàn)以更少的數(shù)據(jù)進行船體曲線曲面建模，將水線按照是否有端部圓弧分為兩類并分別進行水線分段，對水線的自由曲線段分別構(gòu)造控制點多邊形、確定設(shè)

3、計變量和約束條件，通過反復(fù)試驗，最終發(fā)現(xiàn)對于水線的自由曲線段進行五個控制點約束的逼近表達可以達到較好的結(jié)果，這五個控制點的中間三個都有非一權(quán)值。最終確定的設(shè)計變量為控制點的坐標(biāo)及權(quán)因子，約束條件為首尾端點及其切矢，目標(biāo)函數(shù)采用新水線與原水線在各橫剖面處的最大相對誤差或者誤差平方和這兩種方法。
　　其次，編寫遺傳算法計算程序并進行水線逼近求解。利用遺傳算法類庫GAlib構(gòu)建基于二進制編碼的基本遺傳算法項目，并編寫依賴于此項目的ARX

4、項目對設(shè)計變量進行求解與輸出、對水線進行繪制與顯示。約束條件通過構(gòu)造懲罰函數(shù)的方式實現(xiàn)。
　　最后，對兩種目標(biāo)函數(shù)生成的兩組水線，分別在AutoCAD中進行放樣操作生成放樣曲面，并與原船的放樣曲面進行對比?？梢园l(fā)現(xiàn)第二種目標(biāo)函數(shù)在水線逼近上效果更好，但在曲面的表達上有不光順的現(xiàn)象，分析其原因，這種目標(biāo)函數(shù)產(chǎn)生的某些水線分別在不同的站面上產(chǎn)生最大偏離，利用這樣的水線生成曲面可能造成這一結(jié)果。但第一種目標(biāo)函數(shù)取得了較好的視覺效果。